Agenti del cambiamento

Michelle Chrétien: stampare tutto

“Ciò’ che mi affascina… è la possibilità di creare oggetti finora impossibili da realizzare.”

Creare l’impossibile: il futuro della stampa 3D

Michelle Chrétien è un’esperta di materiali e leader della ricerca nei campi dei materiali elettronici e della stampa 3D. Con il suo team multidisciplinare di chimici, esperti di materiali e ingegneri presso lo Xerox Research Centre of Canada (XRCC), Michelle si occupa della creazione di nuovi materiali rivoluzionari che potrebbero trasformare il modo in cui viviamo e lavoriamo.

Immaginate un mondo nel quale gli atleti indossano paradenti in grado di monitorare i loro battiti cardiaci, così come i livelli di ossigeno, cortisolo e glucosio, trasmettendo quindi questi dati agli allenatori a bordo campo. Oppure un mondo in cui gli occhiali perfetti possono essere progettati con una scansione del volto, con sensori e schermi integrati nelle lenti. Le batterie non sarebbero un problema, perché potrebbero essere stampate nella montatura degli occhiali.

Questo è il tipo di mondo che Michelle Chrétien prevede per il futuro, un mondo in cui gli oggetti smart stampati facciano parte della nostra vita quotidiana.

 

Perché la stampa 3D e la stampa elettronica sono aree affascinanti in cui lavorare?

Da dove cominciare? Ciò che mi affascina della stampa 3D e della stampa elettronica non è tanto la realizzazione di oggetti tradizionali in modi diversi, quanto la possibilità di creare oggetti finora impossibili da realizzare. Mi piace descrivere il nostro lavoro come l’incrocio tra la stampa 3D e la stampa elettronica Vogliamo produrre oggetti non convenzionali stampandone insieme la forma e la funzione.

Siamo inoltre interessati nell’invenzione di nuovi materiali per la stampa di oggetti convenzionali con proprietà migliorate, per esempio rendendoli più solidi, più lucidi o più rimbalzanti. Il superamento di questa barriera e la possibilità di stampare insieme forma e funzione è davvero entusiasmante.

 

Quanto è importante la stampa 3D?

Oggi siamo ancora nelle prime fasi della stampa 3D, tuttavia il potenziale è enorme. Si tratta già di un utile strumento per i prototipi nella produzione, tuttavia ci sono ancora moltissime opportunità da esplorare. Potenzialmente si possono evitare molti sprechi. Per esempio, siamo in grado di produrre oggetti con meno sprechi a livello di strumentistica? C’è anche l’aspetto della portabilità della produzione: immaginate cosa significherebbe portare una piccola stampante 3D in una stazione spaziale oppure in fondo a una miniera per produrre oggetti all’istante e “on demand”.

3D printer

Parte di ciò che stiamo cercando di fare presso il nostro centro di ricerca consiste nello stampare oggetti più complessi e funzionali. Stiamo quindi sviluppando nuovi tipi di inchiostri intelligenti, utilizzabili per aggiungere funzionalità. La nostra ricerca è dedicata soprattutto all’abbandono delle tradizionali polveri di metallo e delle materie plastiche attualmente utilizzate nelle stampanti 3D.  Desideriamo inventare materiali in grado di portare la stampa 2D e 3D oltre le forme e i colori.

Speriamo che il nostro lavoro consenta di produrre oggetti realmente funzionali con applicazioni di ogni tipo, dai dispositivi indossabili alle automobili. Ci sono moltissimi ricercatori interessati a questo campo e molte aziende stanno iniziando a sondare il mercato. Penso che inizieremo a vedere presto prodotti interessanti sul mercato. Si tratta di un momento entusiasmante per coloro che lavorano in questo campo.

 

Cos’è la produzione additiva?

La produzione additiva è un processo attraverso il quale si realizzano oggetti aggiungendo materiali in contrasto con molte tecniche tradizionali di produzione “sottrattiva”. Quando utilizziamo un tornio o una macchina a controllo numerico per produrre un oggetto, stiamo utilizzando un processo di produzione sottrattivo. Per esempio, è possibile creare una ruota dentata incidendone la forma in un blocco di metallo, di fatto “sottraendo” il metallo in eccesso per crearla. Oppure si può produrre la ruota dentata in modo “additivo” stampando la forma direttamente attraverso la fusione della polvere di metallo in una stampante 3D per metalli. Così facendo, si utilizza solo il metallo necessario per realizzare l’oggetto.

3D printer and hammer

 

Raccontaci della tua attività nel campo della stampa elettronica.

Ho avuto la fortuna di lavorare per XRCC, pioniere nella progettazione e produzione di materiali elettronici. Nel corso dell’ultimo decennio abbiamo sviluppato di tutto, dagli inchiostri a nanoparticelle conduttive d’argento ai polimeri semiconduttori, fino agli inchiostri a base di metalli complessi.

Il mio laboratorio si occupa anche dell’integrazione dei materiali con diverse tecnologie di stampa. Per esempio, abbiamo abbinato la stampa digitale al controllo dei movimenti robotici per poter stampare su qualsiasi tipo di oggetto e non solo sulle superfici piatte. Con un braccio robotico possiamo tracciare tratti di grandi dimensioni, oppure ottenere una risoluzione molto precisa, inferiore allo spessore di un capello umano.

Grazie a queste funzionalità di stampa e alla nostra capacità di sviluppare nuovi materiali, puntiamo a stampare circuiti e sensori molto interessanti su oggetti tridimensionali, oppure al loro interno. L’obiettivo è quello di riunire tutti i pezzi affinché, quando si produce un oggetto, si aggiunga un circuito elettronico insieme agli elementi strutturali per dare vita a un oggetto complesso, interessante e funzionale. Speriamo che ciò rivoluzioni la progettazione dei dispositivi, consentendo ai progettisti di creare nuovi prodotti nei quali il fattore di forma non è limitato dalla sagoma di un circuito stampato tradizionale.

Printed electronics

 

Dove pensi che ci porterà la stampa elettronica?

Ci sono materiali e altre sfide da affrontare per creare la tecnologia che consentirà di ottenere oggetti intelligenti completamente stampati, dopodiché non ci saranno più limiti. Stiamo già realizzando oggetti molto interessanti con la stampa conformata. Per esempio, è possibile stampare sensori direttamente sulla superficie dei tubi, magari un sensore di flusso o un qualche tipo di sensore chimico interno. Oppure sensori che rilevano le fuoriuscite, applicati all’esterno delle condutture di metano e petrolio. Le tubature non sono ovviamente oggetti complessi, tuttavia rappresentano un buon esempio di superfici non piatte.

printed electronics on a pipeline

Le possibilità sono tuttavia infinite. Qualsiasi cosa che è prodotta in modo convenzionale può potenzialmente essere prodotta in modo personalizzabile e on-demand attraverso la stampa.

Pensate a un apparecchio acustico o a un paradenti con dispositivi elettronici integrati. Qualcuno esegue una scansione del vostro orecchio o della vostra mandibola e dei vostri denti, dopodiché si stampa un oggetto dalle dimensioni perfette. Il paradenti potrebbe contenere sensori che eseguono il monitoraggio dei vostri livelli di ossigeno mentre fate sport, oppure potrebbe avere un sensore integrato che rileva i battiti cardiaci, oppure il glucosio nella saliva. Tutti questi dati potrebbero essere trasmessi in modalità wireless all’allenatore, il quale potrebbe decidere che abbiate bisogno di bervi un Gatorade.

Questo tipo di dispositivi personalizzati farà parte dell’ambiente dell’Internet of Things. Quando progettiamo nuove architetture e la stampa di nuovi oggetti totalmente funzionali, pensiamo anche al modo in cui questi oggetti comunicano. È divertente poter stampare un sensore, tuttavia dobbiamo alimentarlo e conservarne le informazioni, oppure inviarne i dati altrove, altrimenti non è più un oggetto davvero intelligente, no?

 

Puoi parlarci della tua attività di sviluppo dei materiali?

La stampa 3D è solo una delle tante cose di cui ci occupiamo, in realtà facciamo tantissimo nel campo della progettazione di nuovi materiali in generale. Aiutiamo i nostri clienti a progettare, sviluppare e dimostrare nuovi materiali per una varietà di applicazioni. Il nostro team ha compiuto dei progressi molto interessanti in termini di evoluzione di nuovi materiali per i processi di stampa 3D esistenti. Siamo interessati nell’invenzione di materiali con nuove funzioni o che abbinano diverse proprietà. Magari è più gommoso, oppure più lucente, oppure conduttivo e gommoso oppure isolante e robusto. Puntiamo a diverse combinazioni.

Gloved hands holding an eyedropper

I mondi del software e della scienza dei materiali si stanno quasi fondendo?

In un certo senso sì. Ho avuto una discussione con qualcuno che affermava che l’innovazione riguarda soprattutto il software. Questa persona ha detto: “Basta guardare alla Silicon Valley.” Io ho risposto: “Sì, il silicone! È un materiale.” C’è tantissima innovazione nel software e nei servizi, ma davvero di cosa è fatto un disco rigido? Dove si conservano i dati? I materiali. Le innovazioni nel campo dei materiali fanno parte di ciò che ha condotto al notevole aumento del potere di elaborazione. I materiali sono un componente alla base di pressoché ogni cosa.

 

Come è nato il tuo interesse per la scienza dei materiali?

Sono una persona curiosa per natura, quindi porre domande e cercare di capire le cose è qualcosa che ho sempre fatto. Quando studiavo per la mia laurea in chimica, seguii una lezione sulla scienza dei materiali. Mi affascinò perché era la cosa più vicina alla vita reale, un tipo di scienza orientata alle applicazioni. Mi interessò davvero.

Dopo avere conseguito la laurea, decisi di proseguire con gli studi. Il nostro gruppo studiava la fotochimica e la fotofisica e si occupava di progetti legati ad alcune importanti reazioni fotochimiche. Tuttavia ero molto più attratta dai progetti che riguardavano il modo in cui sfruttiamo la chimica per ottenere proprietà interessanti dai materiali.

Finii quindi per lavorare a progetti riguardanti schermi solari, sensori e tante altre cose interessanti. Divenne molto chiaro quale fosse la mia vera passione: far lavorare la scienza.

 

Come sei arrivata a Xerox?

Durante il mio dottorato non sapevo nulla della scienza presso Xerox, in particolare della chimica e della scienza dei materiali. Incontrai casualmente un ricercatore di XRCC che mi parlò di tutte le cose interessanti che stavano avvenendo. Al tempo erano alla ricerca di un esperto di fotochimica, quindi gli diedi il mio curriculum.

Visitai il centro e rimasi davvero colpita dalla scienza e, ancora di più dalle persone incredibili che incontrai. Erano persone intelligenti e interessanti, impegnate in progetti finalizzati ad applicazioni per il mondo reale. Anche l’ambiente non tecnico e l’atmosfera del centro erano molto accoglienti. Notai quanto fosse equilibrato il centro dal punto di vista della diversity, un aspetto che trovai molto interessante. Nel mondo dell’ingegneria e delle scienze in generale, le donne continuano a essere una minoranza, tuttavia non ebbi questa impressione al centro XRCC.

Il mio primo progetto riguardò gli inchiostri inkjet. Fu una vera rivelazione, non avevo davvero idea della scienza alla base della produzione di materiali per la stampa. Penso che il mio amore per la stampa sia nato lì.

Scientist with 3D printer

 

Cosa ti piace del lavoro in Xerox?

Penso che la cosa più bella del lavoro per una società come Xerox, o per un centro di ricerca come XRCC, sia l’ambiente dinamico, il fatto che tutto sia sempre in evoluzione. Sono anche molto ispirata dalle persone con cui interagisco per risolvere problemi complessi.

Penso che l’incontro di persone con diverse esperienze faccia parte del DNA del gruppo Xerox Innovation. Mi piace lavorare in un ambiente e con un team multidisciplinare. Mi piace il fatto che nessuno sia mai realmente d’accordo e che tutti abbiano un punto di vista diverso. Non lo cambierei per niente al mondo. Mi sento a disagio in una stanza dove tutti sono d’accordo con me! Per fortuna ciò non avviene molto spesso.

Mi piace anche parlare con i nostri clienti, quando qualcuno parla di un’idea o di un problema... da queste conversazioni nascono sempre cose interessanti. Ciò è riconducibile alla mia passione per la scienza applicata. Amo la scienza applicata. XRCC mi offre l’opportunità di lavorare con persone intelligenti e creative allo sviluppo di nuove conoscenze e all’utilizzo di tali informazioni per fare qualcosa di nuovo e utile. È questo il bello del mio lavoro qui.

 

Agents of change

Agenti del cambiamento

Abbiamo tutti cambiato il mondo. Ognuno di noi. Ogni volta che respiriamo, la nostra presenza si diffonde infinitamente.

Tuttavia solo pochi di noi hanno l’opportunità di cambiare in meglio altre vite. E ancora meno si trovano a farlo ogni giorno. È questa la sfida che affrontano ogni giorno i ricercatori di Xerox: provare ad attuare un cambiamento.

In cambio, offriamo loro il tempo e lo spazio per sognare, oltre alle risorse necessarie per trasformare quei sogni in realtà, sia che stiano inventando nuovi materiali con funzionalità incredibili, oppure stiano utilizzando la realtà aumentata per migliorare la memoria dei malati di Alzheimer.

Siamo orgogliosi dei nostri “agenti del cambiamento” sparsi presso i Centri di Ricerca Xerox in tutto il mondo. Ecco alcune delle loro storie.